Значительный практический интерес представляет возможность с помощью периодического включения погружной установки сделать температурный режим ПЭД менее напряженным. Такой метод циклического освоения насосной скважины позволяет избежать перегрева двигателя только в том случае, когда с каждым циклом увеличивается значение максимального притока из пласта. В этом легко убедиться путем анализа уравнений, описывающих цикл нагревания ПЭД (установка включена) и цикл охлаждения ПЭД (установка отключена).
Применительно к циклическому освоению допущение Тс - Tо = 0, которое было использовано при получении уравнений (4.21) и (4.24), не является справедливым, так как циклы нагревания могут проходить при различных начальных температурах То. Поэтому формула для расчета нагревания ПЭД должна быть выписана с учетом допущений, сделанных при выводе уравнения (4.24), в более общем виде:
(4.30)
Охлаждение рассчитывается по формуле
(4.31
Если погружной двигатель отключить при достижении допустимой температуры, то его температура к началу следующего цикла нагревания описывается уравнением
(4.32)
где tохл -прадолжительность периода охлаждения.
Согласно этому уравнению, температура погружного двигателя к началу любого цикла (за исключением первого) выше температуры окружающей среды, а при toхл/tдоп = const будет справедливым неравенство
(4.33)
т. е. начальная температура ПЭД для каждого последующего цикла нагревания будет выше, чем для предшествующего. Из этого следует важный практический вывод: продолжительность каждого последующего цикла освоения должна быть ниже предшествующего. Иначе температура ПЭД может превысить .допустимую. В этом можно убедиться, если уравнение (4.30) решить относительно t и принять Т = Тдоп.
Так как в пределах ламинарного режима обтекания ПЭД критерий Био практически не зависит от расхода жидкости, то можно утверждать, что циклическое освоение скважин нецелесообразно, если при этом одновременно не происходит улучшения фильтрационных свойств призабойной зоны. Только с увеличением коэффициента продуктивности при соответствующем значительном увеличении притока из пласта может быть достигнут турбулентный режим обтекания ПЭД до того, как он нагреется до допустимой температуры. Переход же в режим турбулентного обтекания ПЭД связан с резким возрастанием .критерия Био и, как правило, с началом спада температуры.
7. Повышение надежности освоения насосных скважин
Рассмотрим основные направления повышения качества и надежности освоения насосных скважин, т. е. уменьшения вероятности отказа ПЭД.
Расчеты показывают, что гипотеза о возможности сильного перегрева ПЭД в период освоения насосных скважин подтверждается. Так, минимально допустимая интенсивность освоения скважины с обсадной колонной диаметром 168 мм для ПЭД 40-103МЗ составляет 57,9 т/(сут-ч) при использовании пластовой воды и 212 т/(сут-ч) - пластовой нефти. При этом величина tдоп во втором случае составляет 0,10 - 0,12 ч. Следовательно, для обеспечения надежной работы установки (без перегрева ПЭД) необходимо уже через 6-7 мин после начала освоения обеспечить приток из пласта в 20-25 т/сут. На практике такой темп освоения достигается не всегда. Поэтому технологическое обоснование путей совершенствования освоения насосных скважин является актуальным. При этом можно выделить два основных направления: улучшение гидродинамических условий освоения пласта и совершенствование термодинамических условий освоения скважин.
Первое направление связано с комплексом мер, направленных на повышение фактического темпа освоения пласта Gд/t. Сюда включаются мероприятия как по совершенствованию подготовительных операций (сокращение их сроков), так и по оптимизации технологии и параметров самого процесса освоения. Поскольку эти вопросы в целом были достаточно подробно описаны выше, то здесь отметим лишь, что фактический темп освоения пласта может быть повышен путем: сохранения фильтрационных свойств пласта в ненарушенном состоянии, что позволяет достичь минимальной инфильтрации рабочей жидкости в пласт; обеспечения благоприятного гидродинамического взаимодействия скважины и пласта. К моменту включения ПЭД давление столба жидкости в скважине не должно превышать пластовое.
Одним из вариантов технического решения, обеспечивающего максимальный темп освоения пласта, можно считать технологию подготовки скважины к подземному ремонту на основе использования сжатого газа (см. выше).
Совершенствование термодинамических условий освоения скважины (второе направление) связано с факторами, определяющими снижение минимально допустимой интенсивности освоения Gдоп / tдоп. Эта величина может быть снижена путем:
1) использования технологической жидкости с оптимальными физическими и теплофизическими свойствами (вязкость, теплопроводность);
2) строгого применения соответствующих типов ПЭД в скважинах с обсадной колонной диаметром 146 мм;
3) учёта оптимального режима теплообмена при спуске с центратором погружной установки с двигателем в наклонных скважинах;
4) снижения величины Gдоп за счет сокращения зоны ламинарного режима обтекания;
5) использования двигателей с оптимальными значениями мощности, теплоемкости и плотности;
6) увеличения значения допустимой температуры Tдоп и снижения температуры охлаждающей жидкости Тc,
7) оптимизации параметров циклического освоения насосных скважин.
Некоторые перспективные технические решения по снижению величины Gдоп / tдоп, а также решения, которые можно реализовать уже на современном этапе развития техники и технологии добычи и подземного ремонта приведём ниже:
1) искусственное возбуждение турбулентности с помощью турбулизатора основного потока, устанавливаемого в нижней части ПЭД (конструктивно турбулизатор может быть выполнен в виде сетки, подвижного элемента или каким-либо иным образом);
2) искусственное возбуждение турбулентности пограничного слоя созданием искусственной шероховатости на внешней поверхности погружного электродвигателя и на внутренней поверхности обсадной колонны в зоне расположения насосной установки;
3) использование специального холодильного агента с температурой кипения, соответствующей температуре двигателя в начальный период освоения;
4) использование погружных двигателей увеличенной длины или секционных двигателей;
5) применение на двигателях электроизоляционной обмотки с повышенной теплостойкостью.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему